Исследование агрессивных сред в автомобиле на примере анализа отработанного моторного масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."

Кафедра "Автомобили и автомобильное хозяйство"

ИССЛЕДОВАНИЕ АГРЕССИВНЫХ СРЕД В АВТОМОБИЛЕ НА ПРИМЕРЕ АНАЛИЗА ОТРАБОТАННОГО МОТОРНОГО МАСЛА

Горшенина Екатерина Юрьевна

Тугушев Борис Федорович

г. Саратов

Аннотация

Приведены результаты исследования агрессивных сред в автомобиле на примере анализа отработанного моторного масла методами "масляного пятна", рН состава. Предложен новый регламент ТО для легковых автомобилей.

Ключевые слова: агрессивная среда, моторное масло, рH состав, регламент технического обслуживания.

Gorshenina E.Y., Tugushev B.F. The study of aggressive media in the vehicle by analyzing used engine oil

The results of studies of aggressive media in the vehicle by analyzing used engine oil means "the oil spot", the pH of the composition. Proposed new regulations for passenger cars.

Keywords: hostile environment, engine oil, the pH of the composition, maintenance.

Моторное масло выполняет множество функций: снижение потерь на трение, предотвращение износа деталей в двигателе, отвод теплоты и защиту деталей от действия агрессивных веществ, образующихся в процессе сгорания. Кроме того, масло играет роль "уборщика", собирая продукты износа и загрязнения, образующиеся при работе двигателя.

При работе двигателя образуются агрессивные вещества, такие как оксиды азота (продукты окисления атмосферного азота), оксиды серы (продукты окисления серы, содержащейся в топливах, особенно в дизельном), вода (продукт окисления водорода топлива). Кроме того, при неполном сгорании топлива образуются ненасыщенные углеводороды и органические кислоты. В дизелях неполное сгорание сопровождается интенсивным образованием сажи. С воздухом и топливом, поступающими в цилиндры, в двигатель проникают твердые частицы (чаще всего соединения кремния, обладающие абразивными свойствами).

Основная масса перечисленных продуктов выбрасывается с отработавшими газами в атмосферу. Меньшее их количество попадает с картерными газами в картер двигателя, где вступает в контакт с маслом. Нарушение герметичности прокладок в системе охлаждения или возникновение трещин приводят к попаданию в систему смазки охлаждающей жидкости. Действие агрессивных веществ, загрязнений, кислорода воздуха, высоких температур и других факторов приводит к изменению состава и характеристик моторного масла, что сказывается на его способности выполнять свои функции.

В процессе работы изменяются как основа (базовое масло), так и присадки, входящие в состав моторного масла. Под действием высоких температур базовое масло подвергается испарению, окислению и крекингу. В составе масла нарастает количество продуктов износа, сажи, соединений кремния, вносимых с топливом и с воздухом. В масле повышается концентрация продуктов, входящих в состав топлива, особенно тяжелых фракций, плохо испаряющихся и сгорающих. Одновременно в масле увеличивается количество продуктов крекинга и полимеризации масла (кокса, смол, лаков). В результате окисления масляной основы накопления органических и неорганических кислот, образующихся при взаимодействии оксидов серы и азота с водой, возрастает кислотность масла. Состав масла в процессе эксплуатации зависит также от наличия и эффективности действия в нем присадок. Уровень эффективности и срабатываемости присадок определяется жесткостью условий эксплуатации (режимами работы, климатическими условиями), содержанием серы, непредельных углеводородов и тяжелых фракций в топливе.

Дополнительными факторами, влияющими на состав и характеристики моторного масла в процессе эксплуатации, являются его расход и количество доливаемого свежего масла. На расход масла, кроме условий эксплуатации, влияют техническое состояние двигателя и качество его технического обслуживания. У специалистов по маслам существует мнение, что 50 % износа двигателя приходится на последние 20 % срока службы масла. Таким образом, считается, что основной задачей сохранения работоспособности двигателя является определение момента, когда масло отработало 80 % своего ресурса, своевременный его слив и замена с одновременной заменой масляного фильтра.

Были проведены исследования работавших моторных масел на различных пробегах. Пробы масел брались у большинства автомобилей, посетивших сервис на различных пробегах. Масло проверялось на диспергирующие свойства методом масляного пятна, а также на уровень рН [1]. автомобиль моторный масло углеводород

Проверка масла методом масляного пятна заключается в следующем: из прогретого двигателя берём небольшое количество масла. Каплю масла капаем на чистый лист бумаги, затем кладём листок на 10-15 минут. При хорошей диспергирующей способности присадки образуется темная центральная часть пятна (ядро), окруженная более светлой периферийной частью (зона диффузии). Различие в окраске ядра и зоны диффузии обусловлено осаждением в центре крупных частиц загрязнений и на периферии - мелкодисперсной части примесей. Чем больше площадь диффузии, тем выше диспергирующая способность (Дс) масла.

Для оценки диспергирующей способности работавшего масла подсчитывают относительную площадь зоны диффузии (Ркд/Рд, где Ркд - площадь кольца диффузии, Рд - площадь большого круга), по формуле:

Дс = 1 - (d2 /Д 2),

где d средний диаметр центрального ядра, мм; Д - средний диаметр внешнего кольца зоны диффузии, мм [1].

Полученная величина выражается в условных единицах и характеризует диспергирующие свойства масла. Если величина окажется меньше 0,3 усл.ед., то диспергирующие свойства неудовлетворительны и необходима замена масла.

Полученное пятно сравнивают с пятнами таблицы и "Шкалой образцов капельной пробы", которая кроме рисунков образцов содержит пояснения в форме таблицы (см. шкалу образцов капельной пробы). Оценка от 1 до 3 баллов - показатель очень хороший; от 3 до 5 баллов - хорошо; от 5 до 7 - посредственно; от 7 до 8 - плохо; 8, 9 -очень плохо и масло подлежит замене [2].

Моющие составляющие присадки оценивают по присутствию на масляном пятне краевой зоны. При этом оценка диспергирующих свойств по шкале должна быть от 1 до 5 баллов (рис. 1). В противном случае масло подлежит замене.

Рис. 1. Шкала образцов капельной пробы

Ниже представлены результаты экспериментов (рис. 2).

Рис. 2. Результаты экспериментов: а - новое масло; б - масло с пробегом 1000 км; в - масло с пробегом 13000 км; г - масло с пробегом 18000 км

Формула для расчётов: Дс=1-(d²/ D²), где Дс - диспергирующая способность; d - средний диаметр центрального ядра, мм; D - средний диаметр внешнего кольца зоны диффузии, мм. В табл.1 представлены расчеты по формуле диспергирующей способности от пробега автомобиля.

Таблица 1

На химический состав масло можно проверить с помощью индикаторной бумаги (рис. 6). Промочив край индикаторной полоски, мы наблюдаем за изменением её цвета. Конечно, в этом опыте встречается одна проблема - отработанное масло темное, и это затрудняет определение цвета. Тем не менее, по краю масляного следа можно понять индикацию бумаги. Для более точного определения рН числа можно использовать электронный рН -метр (рис. 5).

Проведённые опыты показали, что при пробеге 8000 - 1200 км масла изменяют свой рН состав в сторону чрезмернокислой среды, что негативно влияет на детали двигателя. В кислой среде увеличивается скорость коррозии. Также в эти пробеги в масле накапливается большое количество абразивных частиц, что приводит к более активному износу деталей двигателя (рис. 3).

Рис. 3. Результаты эксперимента на рН состав

Построим график изменения кислотного числа моторного масла, мгКОН/г и сравним его с рис. 3 (рис. 4).

Рис. 4. Изменение кислотного числа моторного масла, мгКОН/г

В совокупности опыты показали, что целесообразно проводить внеплановую замену масла, для продления срока службы двигателя автомобиля, что подтвердилось повторным замером электронным рН-метром (рис. 5).

Каждый автомобилист знает, что осуществлять замену моторного масла следует регулярно, руководствуясь при этом рекомендациями завода-изготовителя машины. Это поможет избежать множества неполадок, связанных с работой двигателя. Если долго не менять масло, его вязкость может понизиться. Моторное масло должно обеспечивать снижение трения между подвижными деталями двигателя, охлаждение, уменьшение вредного влияния грязи и пыли. Свои свойства масло теряет плавно, в процессе работы. С увеличением пробега масло засоряется, изменяет рН свойства, а также вырабатываются присадки. В регламенте ТО автомобилей предусмотрена замена масла при определённом пробеге. Но на автомобиле, двигающемся в основном по городским улицам, двигатель больше времени работает на холостом ходу.

При этом одометр не прибавляет километры к пробегу, а масло вырабатывается. А на автомобилях, ездящих по проселочным дорогам, нужно учитывать сильную запылённость дорог. Следовательно, если не поменять масло раньше регламента ТО, то оно может нанести непоправимый вред деталям двигателя. При этом невозможно обозначить определённый пробег или время межсервисной замены масла, так как это будет зависеть от многих факторов. Автовладельцу придется учитывать время работы ДВС на холостом ходу, запылённость дорог, влажность воздуха и т.д. Конечно же, этим никто заниматься не будет.

Более простой способ - это экспресс-проверка качества моторного масла. Это не занимает много времени и даёт объективную информацию о качестве моторного масла. В нашем случае проверка масла может проводиться параллельно с гарантийным ремонтом, ремонтом электрооборудования, ремонтом ходовой части, либо как самостоятельная услуга. Из двигателя забирается небольшое количество масла, по которому определяются остаточная эффективность присадок, кислотные и щелочные показатели. Они и характеризуют качество масла. По результатам опытов принимается решение о замене масла. После нескольких таких проверок каждый автомобилист может примерно определить оптимальный срок (пробег) для замены масла. Но всё равно этот срок будет примерным, так как автомобиль может передвигаться в разных климатических, дорожных и техногенных условиях. Целесообразнее определить срок (пробег) для очередной проверки масла, а исходя из результатов принять решение о замене.

Чтобы масло служило дольше, его качественные элементы должны иметь активную часть моюще-диспергирующих присадок. Они препятствуют образованию нагара на нагретом двигателе, а если такой уже есть, то удерживают его на себе. Точную оценку качества масла даст небольшое количество масла, взятого из двигателя. На основе исследования предлагается внести изменения в регламент технического обслуживания легковых автомобилей.

Регламент обслуживания автомобилей на примере марки Пежо (кроме 107, 4007 и автомобилей Пежо Партнер и 308 с дизельными двигателями):

- 20 000 км (1 год) - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров + регулярные операции;

- 40 000 км (2 года) - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров + замена свечей зажигания + регулярные операции;

-60 000 км (3 года) - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров + тормозной жидкости + регулярные операции;

- 80 000 км (4 года) - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров + замена свечей зажигания + замена ГРМ* + регулярные операции;

- 100 000 км - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров + регулярные операции;

- 120 000 км - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров +замена свечей зажигания + тормозной и охлаждающей жидкости + регулярные операции;

- 140 000 км - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров + регулярные операции;

- 160 000 км - Замена масла, масляного, воздушного и салонного фильтров + замена свечей зажигания + замена ГРМ* + регулярные операции.

Замена тормозной жидкости проводится раз в 2 года или по достижении 60 000 км.

Замена охлаждающей жидкости проводится раз в 2 года или по достижении 120 000 км.

Работы проводятся по достижении любого из этих двух показателей первым (* в зависимости от модели и типа двигателя).

Регулярные операции, входящие в каждое ТО:

Проверки в салоне автомобиля (звуковой сигнал, стояночный тормоз).

Проверки под автомобилем, включая:

- системы, обеспечивающие безопасность (тормозная, рулевое управление и т.п.);

- системы защиты окружающей среды (герметичность контуров, коробки передач и т.п.);

- осмотр датчиков системы контроля дорожной разметки AFIL (в зависимости от комплектации).

Проверка автомобиля "внешний осмотр" (состояние шин, фар, фонарей).

Проверки в моторном отсеке, в т.ч. контроль уровней (омыватели, тормозная жидкость и т.д.).

Необходимые проверки, регламентируемые местным законодательством (помимо ТО):

Компьютерная диагностика бортовой электроники.

Очистка фильтра дизельного топлива (если имеется).

Замена масла в двигателе, замена масляного фильтра.

Обнуление указателя технического обслуживания.

Дорожные испытания автомобиля.

Литература

1. Электронный ресурс http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru.

2. Электронный ресурс http://autogener.ru/maslo/opredelit-sostoyanie-masla.php.

Размещено на Allbest.ru